Уплотнение просадочных грунтов тяжелыми трамбовками
Уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками осуществляется с поверхности дна котлована или грунта путем свободного сбрасывания на уплотняемую площадь трамбовки, имеющей в плане форму круга или реже квадрата. При этом процесс уплотнения грунта происходит под воздействием передающейся на него ударной нагрузки и сопровождается перемещениями частиц грунта в вертикальном и горизонтальном направлениях.
До начала 50-х годов для поверхностного уплотнения грунтов трамбованием применялись падающие плиты квадратной формы площадью 0,6—1 м2 и весом 1,5—2 т. При высоте сбрасывания 2—3 м достигалась глубина уплотнения грунтов до 1—1,2 м. С середины 50-х годов для поверхностного уплотнения по предложению Ю. М. Абелева начали широко применять тяжелые трамбовки в форме усеченного конуса с диаметром основания 1,2—1,3 м и весом 2—3 т. При сбрасывании этих трамбовок с высоты 4—5 м обеспечивается уплотнение просадочных лессовых грунтов на глубину 1,5—2,0 м. В настоящее время широко применяются трамбовки с диаметром основания 1,4—1,8 м и весом 4,5—6,0 т, позволяющие при высоте сбрасывания трамбовок 5 — 7 м повысить глубину уплотнения грунтов до 3—3,5 м.
Для уплотнения грунтов тяжелыми трамбовками весом до 4,5—6,0 т используются в основном широко распространенные на строительстве краны-экскаваторы 10011 и 1252, оборудованные стрелой драгляйн. При этом весе трамбовок обеспечивается нормальная работа кранов-экскаваторов в том же режиме, что при разработке грунта. Дальнейшее повышение диаметра, веса трамбовок и тем самым глубины уплотнения грунтов возможно лишь при использовании для уплотнения более тяжелых грузоподъемных механизмов, в частности, при переходе со строительных на карьерные краны-экскаваторы. Выполнение исследования и производственное уплотнение показали, что при применении трамбовок с диаметром основания 2,4 м и весом 11 т на базе карьерного крана-экскаватора грузоподъемностью 50 т глубина уплотнения повышается до 5,5—6 м.
Дальнейшее развитие уплотнения грунтов тяжелыми трамбовками получило во Франции. В конце 60-х годов фирма «Луи Менард» начала применять трамбовки весом 10—20 т. При сбрасывании трамбовок с высоты 25 м достигалось уплотнение песчаных грунтов на глубину 8—И м. В последующем для уплотнения грунтов трамбованием была изготовлена специальная тренога с трамбовкой весом 50 т при высоте ее сбрасывания 40 м, а в последнее время — специальный стреловой кран на пневмоколесном ходу, обеспечивающий сбрасывание трамбовки весом 200 т с высоты 24 м. На строительстве аэропорта во Франции применение сверхтяжелых трамбовок весом 200 т по данным фирмы «Луи Менард» позволило уплотнить насыпные и водонасыщенные заиленные песчаные грунты на глубину до 40 м. Кроме этого, в литературе имеются сведения о применении с высокой эффективностью сверхтяжелых трамбовок весом 50 т в Англии, Швеции, 150 т в Японии.
Поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками применяется с целью:
устранения просадочных свойств грунтов в пределах всей или части деформируемой зоны от нагрузки фундаментов;
создания в основании зданий или сооружений сплошного маловодопроницаемого экрана, препятствующего интенсивному замачиванию нижележащих просадочных грунтов;
повышения плотности, прочностных характеристик и снижения сжимаемости грунтов при последующем их водонасыщении.
На площадках с I типом грунтовых условий по просадочности для сравнительно небольших по ширине фундаментов (до 1,5— 2,0 м) поверхностное уплотнение обычно оказывается вполне достаточным до полной ликвидации просадочных свойств грунтов в пределах всей деформируемой зоны от нагрузки фундаментов.
На площадках со II типом грунтовых условий поверхностное уплотнение полностью или частично устраняет просадку грунта только от нагрузки фундаментов и применяется в комплексе с водозащитными и конструктивными мероприятиями. В этом случае уплотненный тяжелыми трамбовками слой одновременно является маловодопроницаемым экраном, препятствующим полному промачиванию сверху всей просадочной толщи грунта.
Для полного устранения просадочных свойств грунтов на всю их толщу поверхностное уплотнение на площадках со II типом грунтовых условий по просадочности применяется в сочетании с предварительным замачиванием, уплотнением грунтовыми сваями для доуплотнения верхнего, так называемого буферного слоя грунта.